JP3465679B2 - 携帯端末装置の電源供給システム及び方法 - Google Patents
携帯端末装置の電源供給システム及び方法Info
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Description
(Personal Handy PhoneSyst
em)等を含む携帯端末装置の電源供給システムに関す
る。特に、本発明は、発電した電力を効率よく利用でき
る携帯端末装置の電源供給システム及び方法に関する。
置の電源供給システムの概略構成を示すブロック図であ
る。なお、全図を通して同一の構成要素には同一の符
号、番号を付して説明を行う。本図に示すように、携帯
端末装置の負荷回路には、間欠動作負荷回路11と定常
動作負荷回路12とがある。
末装置の発信期間に大きな消費電力で動作する負荷回路
である。定常動作負荷回路12は携帯端末装置の発信/
非発信の如何に拘わらず動作する負荷回路である。携帯
端末装置の電源供給システムには電圧安定器13が設け
られ、電圧安定器13は間欠動作負荷回路11と定常動
作負荷回路12の双方の入力側に共通に接続される。電
圧安定器13は間欠動作負荷回路11と定常動作負荷回
路12に安定した電力を供給する。
接続され、2次電池14は、一般に充電可能なリチウム
電池であり、メイン動作電力を供給する。2次電池14
は、スイッチ10、携帯端末装置に内蔵される充電回路
15を介して外部の商用電力(AC)から充電される。
携帯端末装置の携帯中には、充電回路15はスイッチ1
0により商用電力(AC)から切り離されている。
路15を介して携帯端末装置に内蔵される電力発生装置
16が常時接続される。電力発生装置16は、携帯端末
装置の使用環境、状況に応じて電力を発生する、例え
ば、光発電部17、温度差発電部18、振動発電部19
により構成される。電力発生装置16の発電量は、電力
発生装置光発電部17、温度差発電部18、振動発電部
19それぞれについての発電量の合計である。
制御部20が設けられ、動作制御部20は2次電池14
の出力側の充電量チェック点で2次電池14の充電量を
監視し、充電回路15に対して、電力発生装置16から
2次電池14への充電量を制御する。近年、携帯端末装
置の通信時間の長時間化が要求されており、複雑な信号
処理や機能の内蔵化、通信容量の拡大に伴い消費電力が
増大し、2次電池14の電池容量を拡大することが要求
されているが、その電池容量の拡大には限界がある。
れ、電力発生装置16により発電が行われ、電力を消費
した2次電池14に充電される。なお、電力発生装置を
携帯端末装置に内蔵して携帯中に電池を充電する例とし
て、特開平10−256933号公報では、太陽光発電
で発電した電力を2次電池に充電するものが提案されて
おり、特開平10−313933号公報ではモーター部
品の逆起電力を利用して発電した電力を2次電池に充電
するものが提案されている。
には外付けの発電装置による2次電池への充電が開示さ
れている。
発生装置16から2次電池14への充電では、2次電池
14への内部抵抗が高く、充電ロスが非常に多く発生す
る。このため、電力発生装置16の発電量が不安定で微
少である場合には、2次電池14への充電が有効に行わ
れないという問題がある。
て、携帯端末装置に設けられた電力発生装置の発電量が
少ない場合でも発電電力を有効に利用することができる
携帯端末装置の電源供給システム及び方法を提供するこ
とを目的とする。
決するために、発信期間中に動作する間欠動作負荷回路
と、非発信期間でも定常的に動作している定常動作負荷
回路を持ち、これらに、2次電池から電力が供給される
携帯端末装置の電源供給システムにおいて、電力を発生
する電力発生装置と、前記電力発生装置又は前記2次電
池により充電される静電容量素子による蓄電装置と、前
記蓄電装置への充電を監視し、受信期間中に前記蓄電装
置への充電を制御し、且つ、前記蓄電装置から、発信期
間で間欠動作を行う間欠動作負荷回路への電力供給を制
御する動作制御部とを備えることを特徴とする携帯端末
装置の電源供給システムを提供する。
池が持っていた内部抵抗による電力損失が無くなり、電
力発生装置の発電量が少ない場合でも、充電ロスが非常
に小さいため、発電電力を有効に利用することができ
る。さらに、間欠動作を行う時だけに電力発生装置の電
力を利用するよう利用時間を限定すると、仮に全回路の
電力を電力発生装置から供給するようにした場合と比較
して、蓄電装置の容量が小さなもので済む。
前記電力発生装置からの発電量をチェックし、前記蓄電
装置を充電する電力に対して、前記電力発生装置の発電
が十分である場合には、前記電力発生装置より前記蓄電
装置を充電させ、前記電力発生装置の発電が不十分であ
る場合には、前記2次電池から前記蓄電装置への充電を
行う。この手段により、電力発生装置の発電が十分、不
十分に応じて、電力発生装置と前記2次電池を必要に応
じて相互に切り換えることが可能になる。
の一定時間前から発信終了までの期間では前記2次電池
により前記蓄電装置を充電させ、前記期間以外では前記
電力発生装置により前記蓄電装置を充電させる。この手
段により、電力発生装置による発電量が不足していた場
合に、2次電池により充電して不足分を補うことが可能
になる。好ましくは、動作制御部は、発信/非発信の如
何に拘わらず前記蓄電装置から間欠動作負荷回路に電力
を供給させる。
常動作している時にも、発電電力が使用することが可能
になる。好ましくは、前記動作制御部は、発信期間の一
定時間前から発信開始までの期間では前記2次電池によ
り前記蓄電装置を充電させ、前記期間以外では前記電力
発生装置により前記蓄電装置を充電させる。
十分と考えられる場合、又は蓄電装置の電荷だけで動作
が十分保証できる場合は、前記電力発生装置による前記
蓄電装置への充電期間を増やすことが可能になる。好ま
しくは、前記動作制御部は、前記電力発生装置の発電が
十分である場合には、発信期間中のみならず非発信期間
中も、前記蓄電装置から前記間欠動作負荷回路に電力を
供給させる。
装置との電力供給回路の切り換え動作を省略することが
可能である。好ましくは、前記2次電池から直接に前記
間欠動作負荷回路と前記定常動作負荷回路に電力が供給
され、前記動作制御部は、発信期間の一定時間前から発
信終了までの期間では前記2次電池により前記蓄電装置
を充電させ、前記期間以外では前記電力発生装置により
前記蓄電装置を充電させ、発信期間中には前記蓄電装置
からも前記間欠動作負荷回路と前記定常動作負荷回路に
電力を供給させる。
動作負荷回路の間欠動作時に2次電池の出力電力と蓄電
装置の出力電力を並列接続することになるので、電圧変
動を防ぐことが可能になる。好ましくは、前記蓄電装置
は、タンタルコンデンサ、電気二重層コンデンサなどの
静電容量素子により構成される。
が無くなる上、小型で大容量な蓄電装置の実現が可能に
なり、充電ロスも小さくすることが可能になる。好まし
くは、前記電力発生装置は、光発電部、温度差発電部、
振動発電部を含む。この手段により、携帯端末装置の使
用環境、状況に応じて電力発生装置の設置が可能にな
る。
間欠動作負荷回路と、非発信期間でも定常的に動作して
いる定常動作負荷回路を持ち、これらに2次電池から電
力が供給される携帯端末装置の電源供給方法において、
小さな内部電気抵抗を有する蓄電装置を電力発生装置又
は前記2次電池により充電する工程と、前記蓄電装置へ
の充電を監視し、非発信期間中に前記電力発生装置から
前記蓄電装置への充電を制御し、且つ、前記蓄電装置か
ら、発信期間で間欠動作を行う間欠動作負荷回路への電
力供給を制御する工程とを備えることを特徴とする携帯
端末装置の電源供給方法を提供する。
内部抵抗による影響が無いので、電力発生装置の発電量
が少ない場合でも、充電ロスが非常に小さいため、発電
電力を有効に利用することができる。さらに、間欠動作
を行う時だけに電力発生装置の電力を利用するようにし
たので、仮に全回路の電力を電力発生装置から供給する
ようにした場合と比較して、蓄電装置の容量が小さなも
ので済む。
て図面を参照して説明する。図1は本発明に係る携帯端
末装置の電源供給システムの概略構成であり、間欠動作
負荷回路11、定常動作負荷回路12に異なる電力が供
給される例を示すブロック図である。本図に示すよう
に、図13と比較して、間欠動作負荷回路11、定常動
作負荷回路12の入力側には、電圧安定器13−1、電
圧安定器13−2がそれぞれ接続される。電圧安定器1
3−1、電圧安定器13−2は、間欠動作負荷回路1
1、定常動作負荷回路12に供給される異なる電力の安
定化をそれぞれ行う。
は、間欠動作負荷回路11と定常動作負荷回路12に安
定した電力をそれぞれ供給する。電圧安定器13−2の
入力側に2次電池14が接続される。充電回路15は2
つのダイオード15A、ダイオード15Bからなる単純
な構成であり、この構成ではダイオード15Aのカソー
ドとダイオード15Bのアノードが接続される。
ード15B間にはコンデンサ23の一方が接続され、コ
ンデンサ23の他方が接地される。コンデンサ23は、
静電容量により、発電電力を蓄電する。コンデンサ23
はタンタルコンデンサ、電気二重層コンデンサ等で構成
される。これにより、コンデンサ23が小型化され、大
容量のコンデンサ23が実現され得る。
4よりも内部抵抗が小さいので、発電した電力を効率よ
く利用でき、電力使用効率が非常に高いという効果を有
する。充電回路15のダイオード15Aのアノードにス
イッチ21が設けられ、スイッチ21は、2次電池14
の出力又は電力発生装置16の出力を択一的に選択して
ダイオード15Aのアノードに接続する。
と電力発生装置16の電力系統を切り換える。電圧安定
器13−1の入力側にスイッチ22が設けられ、スイッ
チ22は2次電池14の出力又はダイオード15Bを択
一的に選択して電圧安定器13−1の入力側に接続す
る。
コンデンサ23に蓄えられた電力を、必要に応じて間欠
動作負荷回路11と定常動作負荷回路12の負荷回路に
供給する。動作制御部20は、充電回路15におけるダ
イオード15A及びダイオード15B間の充電量チェッ
ク点で、コンデンサ23の充電量を監視し、スイッチ2
1、スイッチ22の動作制御を行う。
発生装置16が発電した電力を小さな内部抵抗のコンデ
ンサ23に充電させ、発信期間中に、コンデンサ23に
充電した電力を間欠動作負荷回路11に供給させるよう
に、スイッチ21、スイッチ22をそれぞれ制御する。
この携帯端末装置では、2次電池14を第1の蓄電装
置、電力発生装置16を第2の蓄電装置、コンデンサ2
3を第3の蓄電装置とする。
スイッチ21、スイッチ22の動作制御を説明するタイ
ミングチャートである。本図(a)に示すように、携帯
端末装置の通信の待ち受け時間において、非発信期間に
示すように、長時間の非発信動作と短時間の発信動作が
繰り返されている。本図(a)の線が下側にある時は携
帯端末装置が非発信動作にあることを意味し、線が上側
にある時は携帯端末装置が発信動作にあることを意味す
る。
信動作が間欠動作であることが判る。本図(b)に示す
ように、動作制御部20は、発信期間から発信期間に変
化してから第2の蓄電装置である電力発生装置16の出
力側にスイッチ21を切り換え、発信期間の時間Δt前
から第1の蓄電装置の2次電池14にスイッチ21を切
り換え、発信期間中は、2次電池14への切り換えを維
持しており、これらの切り換えを繰り返す。
が、2次電池14よりも内部抵抗が小さな第3の蓄電装
置のコンデンサ23に充電されるので、充電損失(ロ
ス)が小さくなる。本図(c)に示すように、動作制御
部20は、非発信期間になってから2次電池14の出力
側にスイッチ22を切り換え、発信期間になってからコ
ンデンサ23側である充電回路15のダイオード15B
のカソード側にスイッチ22を切り換え、これらの切り
換えを繰り返す。
動作負荷回路11が間欠発信するより時間Δtだけ早く
2次電池14に切り換わることにより、電力発生装置1
6による発電量が不足していた場合に、2次電池14に
より充電して不足分を補うことが可能になる。さらに、
間欠動作負荷回路11が電力を消費する時に、電力発生
装置16の電力を利用することにより、2次電池14の
消費量を抑えることが可能になる。
作負荷回路11の電力供給源にコンデンサ23を介する
ことにより、直接2次電池14から供給するよりも定常
動作負荷回路12への電圧変動のショックを大幅に軽減
できる。図3は図1における電力発生装置16の発電
量、充電されるコンデンサ23の電荷量を説明するタイ
ムチャートである。
に対応し、本図(c)は電力発生装置16の発電量を示
し、本図(d)はコンデンサ23の電荷量を示し、電荷
量が極端に減少しない場合を除き、コンデンサ23は所
定の電圧を保持するものとする。なお、本図(d)中、
下側の点線Aが最低電圧を保証できる電荷量とする。ま
た、本図(d)中、右上がり斜線Bは電力発生装置16
の発電による電荷量を示し、右下がりの斜線Cは2次電
池14による電荷量を示す。
、、のそれぞれが以下の状態であるとして以下に
説明を行う。本図の期間では、コンデンサ23から完
全に電荷が抜けた状態において、電力発生装置16から
コンデンサ23に対して電荷の充電が行われる。本図の
期間では、電力発生装置16からコンデンサ23に対
して充電するには十分な発電量が得られている。
コンデンサ23に対して充電するには発電量はあるが、
全ての電荷を賄うには不足している。本図の期間で
は、電力発生装置16からコンデンサ23に対して充電
するのに発電量が全く無い。電力発生装置16の発電量
が十分である図3の期間、ともにコンデンサ23に
蓄えられる電荷は、電力発生装置16によるもので、2
次電池14の電荷は使用されない。
23の最大容量と電力発生装置16の発電量の差分だけ
2次電池14の電荷が消費される。間欠に動作する発信
期間においては、スイッチ22がコンデンサ23の出力
側に切り換えられ、コンデンサ23の出力が間欠動作負
荷回路11に供給される。間欠動作を行う時だけに電力
発生装置16の電力を利用するようにしたので、仮に全
回路の電力を電力発生装置16から供給するようにした
場合と比較して、コンデンサ23の容量が小さなもので
済む。
1が2次電池14の出力側に切り換えられているが、こ
れは、間欠動作負荷回路11の電力消費が予想を上回っ
た場合の保護としているためである。ここで、コンデン
サ23の電荷だけで動作が十分保証できる場合は、発信
期間中にスイッチ22がコンデンサ23側に切り換えら
れていても何ら問題がない。この時のスイッチ21、ス
イッチ22に対する動作制御部20の制御動作は、図4
に示され、特に本図4(b)で説明される。
スイッチ21、スイッチ22の動作制御の変形例を説明
するタイミングチャートである。本図5(c)に示すよ
うに、動作制御部20は、間欠動作負荷回路11におい
て発信期間以外で電力を消費する動作が無ければ、スイ
ッチ22が常時コンデンサ23側に切り換えられていて
も何ら問題がない。図6は、図1の変形例であり、動作
制御部20が、さらに、電力発生装置16の発電量をチ
ェックする例を示す図である。
発生装置16の出力側の発電量チェック点で、さらに、
発電量を監視する。図7は図6における動作制御部20
によるスイッチ21、スイッチ22の動作制御を説明す
るタイミングチャートであり、電力発生装置16の発電
量が十分である場合の例を示す図である。
に示すように、コンデンサ23に充電する電力に対して
電力発生装置16の発電量が十分である時、非発信期間
中のみならず発信期間中もスイッチ21は、電力発生装
置16側に切り換えていても何ら問題がない。この場
合、スイッチ22は、受信期間中、2次電池14側に切
り換えられ、発信期間中、コンデンサ23側に切り換え
られる。
スイッチ21、スイッチ22の動作制御を説明するタイ
ミングチャートであり、電力発生装置16の発電量が不
十分である場合の例を示す図である。動作制御部20の
監視・制御により、本図に示すように、コンデンサ23
に充電する電力が電力発生装置16の発電量が不十分で
ある時、発信期間中のみならず非発信期間中もスイッチ
21は2次電池14側に切り換えられ、2次電池14か
らコンデンサ23が充電される。
中、2次電池14側に切り換えられ、発信期間中、コン
デンサ23側に切り換えられる。したがって、本発明に
よれば、電力発生装置16の発電量が十分の場合には電
力発生装置16よりコンデンサ23の充電が行われ、電
力発生装置16の発電量が不十分の場合には2次電池1
4よりコンデンサ23の充電が適時切り換えて行われ
る。
場合には、2次電池14のみでコンデンサ23の充電が
行われる。図9は図6における動作制御部20によるス
イッチ21、スイッチ22の動作制御の変形例を説明す
るタイミングチャートであり、電力発生装置16の発電
量が常に十分である場合の例を示す図である。本図に示
すように、発信期間中のみならず非発信期間中も、スイ
ッチ22は、コンデンサ23側に切り換えられ、間欠動
作負荷回路11に電力が供給される。
作で動作している時にも、電力発生装置16の発電電力
が使用できるので、さらに、効果的である。図10は、
本発明の別の一実施例であり、間欠動作負荷回路11、
定常動作負荷回路12へ同じ電力が供給される構成例を
示す図である。本図に示すように、図6と比較して、間
欠動作負荷回路11、定常動作負荷回路12には共通に
電圧安定器13の出力側が接続され、電圧安定器13
は、間欠動作負荷回路11、定常動作負荷回路12に同
じ安定した電力を供給する。
の出力側が接続される。さらに、電圧安定器13の入力
側に接続されるスイッチ22は、充電回路15における
ダイオード15Bのカソードとの接続、非接続を択一的
に行う。その他の構成は図7の構成と同じである。図1
1は、図10における動作制御部20によるスイッチ2
1、スイッチ22の動作制御の変形例を説明するタイミ
ングチャートであり、間欠動作時に電力供給源が並列接
続となる例を示す図である。
り、非発信期間中、スイッチ21が電力発生装置16側
に切り換えられ、間欠動作負荷回路11が間欠発信する
より時間Δtだけ早く2次電池14に切り換わり、発信
期間中、この状態を維持する。さらに、非発信期間中、
スイッチ22が非接続側を選択し、発信期間中にコンデ
ンサ23側への接続を選択する。
4の出力電力と、コンデンサ23の出力電力が、消費電
力が増大する間欠動作時に、間欠動作負荷回路11、定
常動作負荷回路12に並列接続されることにより、電圧
変動の防止が可能になる。
2次電池に比べて遙かに小さな内部電気抵抗を有する静
電容量による蓄電装置を電力発生装置又は2次電池によ
り充電し、蓄電装置への充電を監視し、非発信期間中に
蓄電装置への充電を制御し、且つ、蓄電池から、発信期
間で間欠動作を行う間欠動作負荷回路への電力供給を制
御するようにしたので、蓄電装置の内部抵抗が小さいこ
とに起因して、電力発生装置の発電量が少ない場合で
も、充電ロスが非常に小さいため、発電電力を有効に利
用することができる。
装置の電力を利用するようにしたので、仮に全回路の電
力を電力発生装置から供給するようにした場合と比較し
て、蓄電装置の容量が小さなもので済む。さらに、瞬間
的に大電力を消費する間欠動作負荷回路の電力供給源と
並列にコンデンサである蓄電装置を配置することによ
り、2次電池だけから電力を供給するよりも定常動作負
荷回路への電圧変動のショックを大幅に軽減できる。
の概略構成であり、間欠動作負荷回路11、定常動作負
荷回路12に異なる電力が供給される例を示すブロック
図である。
1、スイッチ22の動作制御を説明するタイミングチャ
ートである。
されるコンデンサ23の電荷量を説明するタイムチャー
トである。
1、スイッチ22の動作制御の変形例を説明するタイミ
ングチャートである。
1、スイッチ22の動作制御の変形例を説明するタイミ
ングチャートである。
に、電力発生装置16の発電量をチェックする例を示す
図である。
1、スイッチ22の動作制御を説明するタイミングチャ
ートであり、電力発生装置16の発電量が十分である場
合の例を示す図である。
1、スイッチ22の動作制御を説明するタイミングチャ
ートであり、電力発生装置16の発電量が不十分である
場合の例を示す図である。
1、スイッチ22の動作制御の変形例を説明するタイミ
ングチャートであり、電力発生装置16の発電量が常に
十分である場合の例を示す図である。
回路11、定常動作負荷回路12へ同じ電力が供給され
る構成例を示す図である。
チ21、スイッチ22の動作制御の変形例を説明するタ
イミングチャートであり、間欠動作時の並列接続の例を
示す図である。
システムの概略構成を示すブロック図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 発信期間中に動作する間欠動作負荷回路
と、非発信期間でも定常的に動作している定常動作負荷
回路を持ち、これらに、2次電池から電力が供給される
携帯端末装置の電源供給システムにおいて、 電力を発生する電力発生装置と、 前記電力発生装置又は前記2次電池により充電される静
電容量素子による蓄電装置と、 前記蓄電装置への充電を監視し、非発信期間中に前記蓄
電装置への充電を制御し、且つ、前記蓄電装置から、発
信期間で間欠動作を行う間欠動作負荷回路への電力供給
を制御する動作制御部とを備えることを特徴とする携帯
端末装置の電源供給システム。 - 【請求項2】 前記動作制御部は、さらに、前記電力発
生装置からの発電量をチェックし、前記蓄電装置を充電
する電力に対して、前記電力発生装置の発電が十分であ
る場合には、前記電力発生装置より前記蓄電装置を充電
させ、前記電力発生装置の発電が不十分である場合に
は、前記2次電池より前記蓄電装置を充電させることを
特徴とする、請求項1に記載の携帯端末装置の電源供給
システム。 - 【請求項3】 前記動作制御部は、発信期間の一定時間
前から発信終了までの期間では前記2次電池により前記
蓄電装置を充電させ、前記期間以外では前記電力発生装
置により前記蓄電装置を充電させることを特徴とする、
請求項1又は請求項2に記載の携帯端末装置の電源供給
システム。 - 【請求項4】 前記動作制御部は、非発信期間中及び発
信期間中を通して前記蓄電装置から間欠動作負荷回路に
電力を供給させることを特徴とする、請求項1又は請求
項2に記載の携帯端末装置の電源供給システム。 - 【請求項5】 前記動作制御部は、発信期間の一定時間
前から発信開始までの期間では前記2次電池により前記
蓄電装置を充電させ、前記期間以外では前記電力発生装
置により前記蓄電装置を充電させることを特徴とする、
請求項1又は請求項2に記載の携帯端末装置の電源供給
システム。 - 【請求項6】 前記動作制御部は、前記電力発生装置の
発電が十分である場合には、発信期間中のみならず非発
信期間中も、前記蓄電装置から前記間欠動作負荷回路に
電力を供給させることを特徴とする、請求項5に記載の
携帯端末装置の電源供給システム。 - 【請求項7】 前記2次電池から直接に前記間欠動作負
荷回路と前記定常動作負荷回路に電力が供給され、前記
動作制御部は、発信期間の一定時間前から発信終了まで
の期間では前記2次電池により前記蓄電装置を充電さ
せ、前記期間以外では前記電力発生装置により前記蓄電
装置を充電させ、発信期間中には前記蓄電装置からも前
記間欠動作負荷回路と前記定常動作負荷回路に電力を供
給させることを特徴とする、請求項1に記載の携帯端末
装置の電源供給システム。 - 【請求項8】 前記蓄電装置は、タンタルコンデンサ、
電気二重層コンデンサなどの静電容量素子により構成さ
れることを特徴とする、請求項1、請求項2又は請求項
7に記載の携帯端末装置の電源供給システム。 - 【請求項9】 前記電力発生装置は、光発電装置、温度
差発電装置、振動発電装置に代表される電力発生方式の
いずれか1種類以上を含むことを特徴とする、請求項
1、請求項2又は請求項7に記載の携帯端末装置の電源
供給システム。 - 【請求項10】 発信期間中に動作する間欠動作負荷回
路と、非発信期間でも定常的に動作している定常動作負
荷回路を持ち、これらに2次電池から電力が供給される
携帯端末装置の電源供給方法において、 静電容量素子による蓄電装置を電力発生装置又は前記2
次電池により充電する工程と、 前記蓄電装置への充電を監視し、非発信期間中に前記蓄
電装置への充電を制御し、且つ、前記蓄電装置から、発
信期間で間欠動作を行う間欠動作負荷回路への電力供給
を制御する工程とを備えることを特徴とする携帯端末装
置の電源供給方法。
Priority Applications (1)
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